CN215812291U - 一种压水试验的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压水试验的装置，属于水利水电勘探技术领域。技术方案是：内总成与压水试验胶囊连接，压水试验胶囊包含保压管（7）、导向管（8）、耐压胶管（12）、单向阀（13）和爆破片（15），所述导向管（8）为空心长杆，导向管（8）的上部侧面设有保压管（7），保压管（7）与耐压胶管（12）连通，导向管（8）位于耐压胶管（12）内，导向管（8）下部设有爆破片（15）；所述单向阀（13）设置在导向管（8）与耐压胶管（12）之间。本实用新型的有益效果：绳索钻杆不提出孔内，用水压使压水试验胶囊膨胀，完成压水试验，不用增添额外的设备，劳动强度低，节省时间，具有广阔的市场空间。

Description

一种压水试验的装置

技术领域

本实用新型涉及一种压水试验的装置，属于水利水电勘探技术领域。

背景技术

在水利水电工程领域，经常需要做压水试验检查岩体透水率，已有技术做压水试验常规的方法有两种：一种是用普通钻杆和普通钻具钻进，每次钻进完成后将钻杆整个提出孔内取芯，再下入压水装置做压水试验。另一种是用绳索钻进，采用绳索取芯工艺取芯，压水试验做法分为两种，一是将钻杆提出孔内，下入普通钻杆做压水试验，二是直接在绳索钻杆内下入压水装置，钻杆不提出孔内。已有技术存在的问题是：通常需要在井上准备气源将气囊打开，操作过程复杂，气管易损坏，气囊回收缓慢。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种压水试验的装置，绳索钻杆不提出孔内，用水压使气囊膨胀，完成压水试验，不用增添额外的设备，劳动强度低，节省时间，解决背景技术存在的上述技术问题。

本实用新型的技术方案是：

一种压水试验的装置，包含从上至下依次连接的内总成、钻头和压水试验胶囊；内总成设置于外管系统内；外管系统下端设有钻头；内总成与压水试验胶囊连接，压水试验胶囊包含保压管、导向管、耐压胶管、单向阀和爆破片，所述导向管为空心长杆，导向管的上部侧面设有保压管，保压管与耐压胶管连通，导向管位于耐压胶管内，导向管下部设有爆破片；所述单向阀设置在导向管与耐压胶管之间。

所述内总成由均为中空结构的打捞头、密封环、接头、通水管和密封座组成，中间形成通水孔二；内总成与压水试验胶囊通过短节连接。

所述打捞头下部通过接头与通水管上部连接，接头上设有密封环，通水管下部连接密封座；打捞头上端为带有水道的尖锥结构，尖锥结构的下端为直径较小的圆柱体，圆柱体与打捞器配合使用；密封环为台阶式空心圆柱体结构，位于外圆的台阶形成密封台阶，外管系统内设有座环，密封台阶较小直径小于座环直径，密封台阶卡在环座内，密封环和座环之间留有压紧空隙，所述压紧空隙范围为3-5mm。

所述密封座具有扶正功能，为中间大两端小的空心结构，上端连接通水管，下端设置密封垫，外管系统内设有扶正环，密封座的最大外径与扶正环相配合，扶正内总成；外管系统下端设有钻头，钻头上端设有凹状的密封角一，密封垫下端设有凸状的密封角二，密封角二与钻头的密封角一凸凹相配合。

所述接头为空心圆柱结构，上面设有密封环，上下两端设有连接螺纹；所述通水管为空心圆柱结构，两端设有连接螺纹；所述密封垫为空心圆柱体结构，下端面设有密封角二。

所述保压管为内置钢丝的空心胶管；所述导向管为空心长杆，上端设有连接螺纹，在耐压胶管的中部设有通水孔一，通水孔一上设有单向阀；所述单向阀可以让水从导向管中流入耐压胶管的空腔。

所述耐压胶管的上下两端均通过胶管接头和胶管外套压制成一个整体，上下两个胶管接头内设有密封圈，在上端的胶管接头上设有泄压通道，泄压通道与耐压胶管内部连通。

所述耐压胶管通过两端的密封圈与导向管配合，可在导向管上滑动。

所述压紧螺母设置在导向管的下端，爆破片通过压紧螺母安装在导向管的下端。

绳索取芯钻具内管与压水试验装置的内总成均可安装在外管系统内。

所述压水试验胶囊需要能够从钻头内部下降到钻孔内，或泄压后能够从钻孔中提至钻杆内。

采用上述装置试验步骤：①用绳索钻杆带动外管系统和钻头向下钻进；②当钻进至需要的深度时，进行取芯作业，将绳索取芯钻具内管提出钻杆；③将绳索取芯钻具连带外管系统和钻头向上提起到需要压水试验的孔段上方；④将压水试验的内总成连带压水试验胶囊一起投放至孔底；⑤在地面上用供水设备向孔内供水，压水试验胶囊膨胀将爆破片击穿，单向阀将高压水锁在压水试验胶囊内，此时可继续通水，即可进行压水试验。

压水试验做完后，向上提动钻杆或用打捞器进行打捞同样向上提动，将保压管拉脱，使泄压通道打开，此时压水试验胶囊开始泄压，将水排出，等待压水试验胶囊恢复到原始大小后可用打捞器捞出钻杆，下入绳索钻具内管总成继续钻进。

本实用新型的有益效果：绳索钻杆不提出孔内，用水压使压水试验胶囊膨胀，完成压水试验，不用增添额外的设备，劳动强度低，节省时间，具有广阔的市场空间。

附图说明

图1是本实用新型实施例绳索取芯钻进完成状态示意图；

图2是本实用新型实施例取芯完成状态示意图；

图3是本实用新型实施例绳索钻杆提升至压水试验段状态示意图；

图4是本实用新型实施例内总成和压水试验胶囊到位状态示意图；

图5是本实用新型实施例压水试验胶囊完成膨胀进行压水试验状态示意图；

图6是本实用新型实施例压水试验胶囊恢复后状态示意图；

图7是本实用新型实施例内总成与压水试验胶囊连接状态示意图；

图8是本实用新型实施例内总成结构示意图；

图9是本实用新型实施例压水试验胶囊结构示意图；

图10是本实用新型实施例密封垫示意图；

图11是本实用新型实施例密封环示意图；

图中：打捞头1、密封环2、接头3、通水管4、扶正座5、密封垫6、保压管7、导向管8、泄压通道9、胶管接头10、胶管外套11、耐压胶管12、单向阀13、通水孔一14、爆破片15、压紧螺母16、密封角一17、钻头18、密封角二19外管系统20、密封台阶21、座环22、扶正环23、通水孔二24、密封圈25、短节26、压紧空隙A。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步说明。

一种压水试验的装置，包含从上至下依次连接的内总成、钻头18和压水试验胶囊；内总成设置于外管系统20内；外管系统20下端设有钻头18，内总成与压水试验胶囊连接，压水试验胶囊包含保压管7、导向管8、耐压胶管12、单向阀13和爆破片15，所述导向管8为空心长杆，导向管8的上部侧面设有保压管7，保压管7与耐压胶管12连通，导向管8位于耐压胶管12内，导向管8下部设有爆破片15；所述单向阀13设置在导向管8与耐压胶管12之间。

所述内总成由均为中空结构的打捞头1、密封环2、接头3、通水管4和密封座5组成，中间形成通水孔二24；内总成与压水试验胶囊通过短节26连接。

所述打捞头1下部通过接头3与通水管4上部连接，接头3上设有密封环2，通水管4下部连接密封座5；打捞头1上端为带有水道的尖锥结构，尖锥结构的下端为直径较小的圆柱体，圆柱体与打捞器配合使用；密封环2为台阶式空心圆柱体结构，位于外圆的台阶形成密封台阶21，外管系统20内设有座环22，密封台阶21较小直径小于座环22直径，密封台阶21卡在环座22内，密封环2和座环22之间留有压紧空隙A，所述压紧空隙A范围为3-5mm。

所述密封环2材料可用尼龙、橡胶、聚氨酯等有弹性非金属材料，也可是金属材料。

当水压增大，内总成向下移动，密封环2上的密封台阶21压紧座环22，实现密封。

所述密封座5具有扶正功能，为中间大两端小的空心结构，上端连接通水管4，下端设置密封垫6，外管系统20内设有扶正环23，密封座5的最大外径与扶正环23相配合，扶正内总成；外管系统20下端设有钻头18，钻头18上端设有凹状的密封角一17，密封垫6下端设有凸状的密封角二19，密封角二19与钻头18的密封角一17凸凹相配合。

所述接头3为空心圆柱结构，上面设有密封环2，上下两端设有连接螺纹；所述通水管4为空心圆柱结构，两端设有连接螺纹；所述密封垫6为空心圆柱体结构，下端面设有密封角二19。

所述密封垫6材料为橡胶、聚氨酯等有良好弹性可压缩非金属材料。

所述保压管7为内置钢丝的空心胶管，可承受8Mpa以上压力；所述导向管8为空心长杆，上端设有连接螺纹，在耐压胶管12的中部设有通水孔一14，通水孔一14上设有单向阀13；所述单向阀13可以让水从导向管8中流入耐压胶管12的空腔。

所述耐压胶管12的上下两端均通过胶管接头10和胶管外套11压制成一个整体，上下两个胶管接头10内设有密封圈25，在上端的胶管接头10上设有泄压通道9，泄压通道9与耐压胶管12内部连通。

所述耐压胶管12通过两端的密封圈25与导向管8配合，可在导向管8上滑动。

所述压紧螺母16设置在导向管8的下端，爆破片15通过压紧螺母16安装在导向管8的下端。所述爆破片15可为橡胶、聚氨酯、金属等材料，其爆破压力应在3-6Mpa。

所述压水试验压力一般在1-1.5Mpa。

所述绳索取芯的内管与压水试验装置的内总成均可安装在外管系统20内。

所述钻头内径为48-52mm。

所述压水试验胶囊需要能够从钻头内部下降到钻孔内，或泄压后能够从钻孔中提至钻杆内。

采用上述装置压水试验步骤：①用绳索钻杆带动外管系统20和钻头18向下钻进，此时外管系统内是绳索取芯钻具内管，用于提取岩芯；②当钻进至需要的深度时，停止钻进，进行取芯作业，将绳索取芯钻具内管提出钻杆；③将绳索取芯钻具连带外管系统和钻头向上提起到需要压水试验的孔段上方；④将压水试验的内总成连带压水试验胶囊一起投放至孔底；⑤在地面上用供水设备向孔内供水，此时供水设备的压力可预先调整到3-6Mpa，保证有足够的压力将压水试验胶囊打开；向孔内供水时，水流会带动内总成向下位移，此时，密封角一17和密封角二19会受压接触，实现第一道密封，内总成继续向下运动，密封台阶21和座环接触，实现第二道密封；此时水流通过通水孔一14打开单向阀13向压水试验胶囊内供水，耐压胶管膨胀直至紧贴住孔壁，继续供水水压升高将爆破片15击穿，水压会立刻下降，单向阀13将高压水锁在压水试验胶囊内，此时可继续通水，水流通过导向管8流入压水试验孔端，即可进行压水试验。

压水试验做完后，向上提动钻杆100mm或用打捞器进行打捞，同样向上提动100mm将保压管7拉脱，使泄压通道9打开，此时压水试验胶囊开始泄压，将水排出；等待压水试验胶囊恢复到原始大小后可用打捞器捞出钻杆，下入绳索钻具内管总成继续钻进。

本实用新型的压水试验装置结构简单，实现了绳索取芯钻进和压水试验的无缝衔接，避免了重复提升下降钻杆带来的孔内事故。

本实用新型创新点包括：通过创新压水试验胶囊来改进压水试验方法，同时创新了两处密封结构。

一：在钻杆内的密封；试验时钻杆与孔壁之间不能过水（即钻头部位不能通水），为此设计了双重密封的结构：

①密封垫6的密封角二19与钻头18的密封角一17接触后，在水压的作用下，密封垫6受压会有膨胀，密封垫6的外径变大与钻头的刚体内径接触压紧，从而密封垫6与钻头18的刚体内径贴合密封，密封角二19和密封角一17相互匹配，能更好的贴合在一起，实现一重密封；

②密封环2和座环22之间的密封；密封环2为台阶式结构，下部台阶直径小于座环内径，上部台阶的直径大于座环的内径，台阶部位为密封台阶21，当密封垫6受压收缩时，压紧空隙A会逐渐减小直至消失，此时密封台阶21坐落在座环22上，在水压的作用下，与座环紧贴在一起实现第二重的密封。

二：压水试验段密封，试验段不能向上漏水，此段用压水试验胶囊密封；水流通过通水孔一14打开单向阀13向压水试验胶囊内供水，耐压胶管膨胀直至紧贴住孔壁，继续供水水压升高将爆破片15击穿，水压会立刻下降，单向阀13将高压水锁在耐压胶管内，此时可继续通水，水流通过导向管8流入压水试验孔端，此时单向阀将耐压胶管内的高压水锁住，使耐压胶管处于膨胀状态并与孔壁紧贴，试验段的水流不能向上流通，实现压水试验段的密封。

以75mm口径钻孔为例：所述耐压胶管12外径为42mm，内部置有钢丝，最小膨胀后直径不低于80mm。耐压胶管12可根据口径的不同进行设计，整体结构和原理相同。

Claims (5)

1.一种压水试验的装置，其特征在于：包含从上至下依次连接的内总成、钻头（18）和压水试验胶囊；内总成设置于外管系统（20）内；外管系统（20）下端设有钻头（18），内总成与压水试验胶囊连接，压水试验胶囊包含保压管（7）、导向管（8）、耐压胶管（12）、单向阀（13）和爆破片（15），所述导向管（8）为空心长杆，导向管（8）的上部侧面设有保压管（7），保压管（7）与耐压胶管（12）连通，导向管（8）位于耐压胶管（12）内，导向管（8）下部设有爆破片（15）；所述单向阀（13）设置在导向管（8）与耐压胶管（12）之间。

2.根据权利要求1所述的一种压水试验的装置，其特征在于：所述内总成由均为中空结构的打捞头（1）、密封环（2）、接头（3）、通水管（4）和密封座（5）组成，中间形成通水孔二（24）；内总成与压水试验胶囊通过短节（26）连接。

3.根据权利要求2所述的一种压水试验的装置，其特征在于：所述密封座（5）具有扶正功能，为中间大两端小的空心结构，上端连接通水管（4），下端设置密封垫（6），外管系统（20）内设有扶正环（23），密封座（5）的最大外径与扶正环（23）相配合，扶正内总成；外管系统（20）下端设有钻头（18），钻头（18）上端设有凹状的密封角一（17），密封垫（6）下端设有凸状的密封角二（19），密封角二（19）与钻头（18）的密封角一（17）凸凹相配合。

4.根据权利要求3所述的一种压水试验的装置，其特征在于：所述接头（3）为空心圆柱结构，上面设有密封环（2），上下两端设有连接螺纹；所述通水管（4）为空心圆柱结构，两端设有连接螺纹；所述密封垫（6）为空心圆柱体结构，下端面设有密封角二（19）。

5.根据权利要求1或2所述的一种压水试验的装置，其特征在于：所述保压管（7）为内置钢丝的空心胶管；所述导向管（8）为空心长杆，上端设有连接螺纹，在耐压胶管（12）的中部设有通水孔一（14），通水孔一（14）上设有单向阀（13）；所述单向阀（13）可以让水从导向管（8）中流入耐压胶管（12）的空腔。

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